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1)采用专用的实时操作系统，如VxWorks。2)采用Windows加上实时扩展RTX。3)采用Linux加上实时扩展RTAI或RT-Linux。对最终用户来说，采用后两种方式实现的数控系统，由于是 基于通用操作系统，因而具有更好的开放性。
以西门子、发那科为代表的传统数控系统生产商，为了适应数控系统的开放趋势，而又不放弃原有的多年技术积累，通过在原有技术体系上分离出人机界面功能，在PC+Windows平台下提供开放的人机界面。在对界面风格、窗体和语言方便配置的同时，提供二次开发工具，实现复杂的人机界面定制和与数控核心进行数据交换的功能。
开放式数控的全软件结构的数控系统由于采用了通用操作系统，能够很方便地运用丰富的资源进行人机界面定制。同时提供各种接口，如以太网、USB、音频视频，实现与操作者及上层控制系统的交互。数控系统中的实时任务通过扩展的实时任务调度管理加以实现，如基于Windows的RTX。它通过在硬件抽象层(HAL)增加实时扩展来实现优先抢占式实时任务的管理和调度。在RTX实时子环境(real time sub system，RTSS)中的任务优先于所有Windows任务，提供对中断、I/O和内存的精确控制。基于RTX的定时信号采集的最小周期可降到100ns，实时线程响应的最长时间延迟50μs，这就确保了实时任务的可靠性。通过高速的服务请求调用通信和同步机制，使RTX方便地实现与Windows之间的信息交换，从而确保数控系统实时任务的执行。
虽然基于PC开发的数控系统采用PC+操作系统实现，但由于开发条件等诸方面的限制，大多数厂商的数控核心实际上都是 封闭的。用户无法在其数控核心上进行扩展，因而也仅仅实现了部分人机界面的开放。但是 用户可使用VB，API函数库、OPC等实现客户化的界面定制，能够处理音频视频信息，实现与条码、无线射频识别(CRFID)等设备的连接，可以将Office办公软件、监测分析软件集成在界面中，甚至连接数据库，从而能够充分利用PC的丰富资源，实现操作简便而又具有智能化功能的数控系统。
人们逐渐意识到数控系统一直沿用的ISO6983标准的G、M代码已不能适应现代化生产和技术发展的需要。这种面向运动和开关逻辑控制的数控程序限制了数控系统的开放性和智能化发展，同时也使得CNC与CAx技术之间形成了隔阂。欧共体1997年开始了遵从STEP标准、面向对象的数控加工标准化研究，提出了STEP-NCCIS014649)的概念。虽然STEP-NC直到今天还没有形成商业化的市场应用，但围绕这个主题的全球范围研究一直没有中断。例如，美国国家标准化技术研究院(NIST)多年来一直支持STEPTools公司对其进行维护和发展。作者认为，以加工特征为基础的STEP-NC技术，使人们看到了数控系统将从被动的轨迹和逻辑命令的执行者向能自主规划加工任务的智能装置发展，付诸生产实际应用已为期不远。
STEP-NC将产品模型数据交换标准STEP扩展到数控加工技术领域，定义了CAD/CAM与CNC之间的接口。它使数控系统可直接使用符合STEP标准的CAD三维产品数据模型(包括几何数据、设计和制造特征)，加上工艺信息和刀具信息，直接生成数控程序来控制机床。
STEP标准延伸到自动化加工的底层设备，使 数控泡沫切割设备数控系统在结构、功能和制造系统中的地位等各方面发生了根本的变化。这种变化必然会影响到相关的CAx技术，大致有以下几个方面：
1)数控编程界面。以ISO-14649取代ISO-6983，使得编程界面大为改观，现场编程极其方便，而且易于再利用。当被加工工件某些特征有改变时，只需改变有关特征的几何描述，无需改变其他要素。
2)数控系统的开放性。目前，由于ISO-6983的覆盖面太窄，数控系统生产商不得不开发自己的扩展指令。因此，CAM和CNC必须使用同一套代码，否则必须选用特定的后置处理程序。对于STEP-NC控制器而言，其数据格式完全一样。它告诉CNC“要加工什么”而不是 具体轨迹和动作，由数控设备决定“如何加工”，其程序具有良好的互操作性和可移植性。
3)数控系统的智能化。作为目前CAM与CNC之间的接口，G、M代码的形成过程造成大量有用信息的流失，这也是 目前的数控系统智能程度低下的一个主要原因。与此相反，STEP-NC数控包含了加工产品所需的所有信息，为数控系统在全面了解产品的基础上进行自主加工提供了基本条件。
4)CAM和CNC之间功能的重新划分。在数控系统内进行具体的工艺处理(如刀具选择、补偿、走刀路线的确定案，更有可能得到最优的加工效果。因此，将来的数控系统将替代现有CAM系统的部分功能。
5)加工质量和效率。STEP-NC的提出改变了目前数控系统作为加工任务被动执行者的地位。STEPTools公司的研究表明，STEP与STEP-NC的应用可使CAD阶段的生产数据准备减少75%，加工工艺规划和编程时间减少35%，加工时间(特别是 5轴高速数控铣床)减少50%。
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